CN114799183B - 一种高能研磨机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高能研磨机及其使用方法，本装置包括底座、可调振动机构、研磨罐、驱动机构和控制系统；驱动机构为可调振动机构提供动力，可调振动机构振动带动研磨罐研磨，并可通过控制系统控制驱动机构的转速，实时监测研磨罐的研磨状态，并传送至移动终端；本发明还公开了相应的使用方法，涉及粉末冶金技术领域，更具体的说涉及工业生产及科研研发用的一种高能研磨机及其使用方法。

Description

一种高能研磨机及其使用方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，可广泛应用于机械合金化制备合金粉末材料，更具体的说是涉及工业生产及科研研发用的一种高能研磨机及其使用方法。

背景技术

机械合金化(Mechanical Alloying，简称MA)是指金属或合金粉末在高能球磨机或棒磨机中通过粉末颗粒与研磨介质之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术；该法工艺和设备方法简单，易生产化，材料制备受平衡相图限制较小，合成范围广，制备的合金粉末晶粒细小、能量高，为后续激光熔覆技术制备高熵合金涂层和3D金属增材提供了成分均匀的合金粉末。高能研磨机是实现机械合金化主要设备，其基本过程是通过研磨介质的碰撞和撞击来达到合金粉末颗粒循环且持续的冷焊-破碎-再冷焊-再破碎反复过程；在这个过程中，合金粉末颗粒组织形貌持续细化的同时会伴随大量缺陷的产生，最终得到的纳米尺度的组织与大量缺陷极大地促进了固态扩散，达到室温状态下机械合金化的状态；而常见的研磨机一般为大型设备，适用于大批量生产，不利于针对小批量、定制化生产；此外，现有的大多小型研磨机能量低，粉末合金化程度低，合金化所需时间长导致杂质多，自动化程度低，工艺参数指标没有标准化，不利于后期的研发与材料制备；此外，大部分小型研磨机设备增加了人力成本。

因此，如何提供一种结构简单，智能化实现机械合金高能研磨，提高生产效率，降低粉末污染，节约成本，能够同时应用于工业生产及科研研发的高能研磨机，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高能研磨机，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高能研磨机，包括：

底座；

可调振动机构；所述可调振动机构固定在所述底座上；

研磨罐；所述研磨罐为筒体结构，水平并可拆卸连接在所述可调振动机构上，所述研磨罐用于放置研磨介质和所需制备的合金粉末；

驱动机构；所述驱动机构用于为所述可调振动机构提供动力，所述可调振动机构振动带动所述研磨罐实现研磨；

控制系统；所述控制系统用于控制所述驱动机构的转速，并实时监测所述研磨罐状态，并传送至移动终端。

通过上述技术方案，本发明提供的一种高能研磨机中，包括底座、可调振动机构、研磨罐、驱动机构和控制系统；在研磨罐内装入研磨介质和所需制备的合金粉末；研磨介质为直径5mm的不锈钢圆形长棍，驱动机构为可调振动机构提供动力，可调振动机构振动带动研磨罐振动进行研磨，并可通过控制系统控制驱动机构的转速，实时监测研磨罐的研磨状态，并传送至移动终端；本发明结构简单，能够智能化实现机械合金高能研磨，提高生产效率，并且能够同时应用于工业生产及科研研发。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述可调振动机构包括支撑座、气囊软弹簧、底部支架和振动台架；所述支撑座的数量为四个，四个所述支撑座两两对称固定在所述底座上；所述气囊软弹簧与所述支撑座的数量相同，并分别固定在所述支撑座上；所述底部支架固定在所述底座上，并位于四个所述气囊软弹簧之间；所述振动台架包括支撑架和可调节振动台；所述支撑架固定在所述气囊软弹簧和所述底部支架上，所述可调节振动台固定在所述支撑架上。支撑座可以保证整个装置的稳定性，防止在研磨过程中发生位移；气囊软弹簧为橡胶材质，可以利用气囊压力调整刚度系数、振动幅度和振动频率，前排气囊软弹簧可调节压力差来改变研磨罐倾斜角度，确保水平研磨过程中的平稳工作以及装粉和取粉时的便捷；底部支架能够提供支撑力，支撑架能够将气囊软弹簧和底部支架固定连接，使得整体装置更加稳定。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述研磨罐的数量为两个，两个所述研磨罐分别可拆卸连接在所述支撑架上，并位于所述可调节振动台的两侧，所述研磨罐和所述可调节振动台之间通过螺栓连接。研磨罐内部容积约为5L，两个研磨罐的设置能够保证高效生产，能够保证整体装置的平衡，使得整体装置更加稳定，同时能够防止气囊软弹簧受力过于集中，更好的保护整体装置，延长其使用寿命。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述振动台内部具有主轴，所述主轴的一端延伸至所述可调节振动台外侧，并与所述驱动机构连接；所述主轴的外侧套设有偏心块。主轴能够通过驱动机构的动力传递带动研磨罐振动研磨，偏心块的设置能够保证主轴的平衡，使得装置在运行过程中更加稳定，此外主轴的平衡通过气囊软弹簧在一定范围内进行调节，保证研磨过程中研磨罐保持水平高速振动，通过气囊压力和电机转速，同时调节振动机构的振动频率和振幅。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述驱动机构包括电机和柔性连轴件；所述柔性连轴件包括法兰盘一、法兰盘二和帘布胶条；所述法兰盘一与所述电机的动力输出轴连接，所述法兰盘二与所述主轴的输入端连接，所述帘布胶条的数量为多个，所述法兰盘一和所述法兰盘二通过多个所述帘布胶条连接。柔性连轴件的设置用于将电机的圆周转动的动力模式转化为上下振动的动力模式，便于更好的带动可调振动机构振动，进而带动研磨罐振动研磨；帘布胶条耐磨性能好，连接强度高。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述研磨罐的一端封闭，另一端可拆卸连接有研磨盖；所述研磨盖上具有进气口、出气口、测温热偶和开关球阀。研磨罐采用了端盖式快速装卸，便于将研磨介质和需要制备的合金粉末注入研磨罐中和便于对研磨后的拆卸；进气口和出气口的设置，用于充入和排出氩气作为保护气，开关球阀能够控制氩气的充入和排出；测温热偶用于温度监控，更好的实时监测研磨状态。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述进气口上连接有进气口管道，所述进气口管道上安装有压力变送器；所述压力变送器与所述控制系统电性连接；所述出气口上连接有出气口管道。压力变送器与控制系统电性连接，用于实时监测，超出正常范围就会报警，提醒工作人员及时采取措施进行处理；控制系统具有摄像头，实时查看研磨机状态，保证其正常运行。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述研磨罐的上侧壁开设有冷却水出口；下侧壁开设有冷却水入口。

优选的，在上述一种高能研磨机中，所述底座为矩形结构，并固定在地面上。为整体装置提供更加稳定的支撑作用。

本发明还公开一种使用方法，包括以下步骤：

S1：将需求的所述研磨介质装入所述研磨罐内，再加入无水酒精，进行研磨；将研磨后的所述研磨介质倒出，用酒精将所述研磨罐和所述研磨介质清洗，并吹干；

S2：将清洗后的所述研磨介质和需制备的合金粉末装入所述研磨罐中，并冲入氩气；开启所述冷却水入口接入冷却水，并开启所述电机进行连续研磨；此处需要重复充放氩气3次，最后需要再次冲入氩气，以保证研磨罐内充满惰性气体；

S3：关闭所述电机，停止研磨，并在所述研磨罐内加入无水酒精，再次启动所述电机进行研磨；

S4：关闭所述电机，停止研磨，同时关闭所述冷却水入口，并将研磨的粉末和酒精的混合物倒入收集装置中进行沉降；将沉淀的粉末放在干燥箱中进行真空干燥，取出并抽真空密封保存。

通过上述技术方案，本发明使用方法的主要思路是：将研磨介质装入研磨罐内，并进行清洗吹干，防止研磨介质的杂质影响研磨效果；然后将清洗后的研磨介质和需要制备的合金粉末装入研磨罐，并冲入保护气氩气和接入冷却水进行连续研磨，停止研磨一定时间后，停止研磨，在研磨罐内加入酒精再次进行研磨，研磨一定时间后，停止研磨，此过程可将研磨罐内壁和研磨介质上冷焊的大部分粉料洗掉；最后，将研磨的粉末和酒精的混合物倒入收集装置中进行沉降，沉淀一定时间后，研磨的粉末已经沉淀在收集装置底部，过滤掉上层清液后，将沉淀的粉末放在干燥箱中真空干燥，取出并抽真空密封保存即可。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种高能研磨机及其使用方法，具有以下有益效果：

1、结构简单稳定。

2、两个研磨罐的设置能够保证整体装置的平衡，并能够保证高效益生产，并提高工作效率；能够减低粉末污染，节约成本。

3、柔性连轴件的设置可以将电机圆周转动的动力传递模式转化为上下振动的动力传递模式，便于更好的带动可调振动机构振动，进而带动研磨罐振动研磨，且柔性连轴件的连接结构简单，易于更换。

4、控制系统的设置，能够控制驱动机构的转速，更好的控制研磨状态，同时结合气囊软弹簧能够调整刚度系数，保证研磨过程中的平稳工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的高能研磨机的主视图；

图2附图为本发明提供的高能研磨机的俯视图；

图3附图为本发明提供的柔性连轴件的结构示意图；

图4附图为本发明提供的使用方法的流程图。

其中：

1-可调振动机构；

11-支撑座；12-气囊软弹簧；13-底部支架；14-振动台架；141-支撑架；142-可调节振动台；1421-主轴；

2-研磨罐；

21-研磨盖；22-进气口；221-进气口管道；222-压力变送器23-出气口；231-出气口管道；24-测温热偶；25-冷却水出口；26-冷却水入口；

3-研磨介质；

4-驱动机构；

41-柔性连轴件；411-法兰盘一；412-法兰盘二；413-帘布胶条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1至附图3，本发明实施例公开了一种高能研磨机，包括：

底座；

可调振动机构1；可调振动机构1固定在底座上；

研磨罐2；研磨罐2为筒体结构，水平并可拆卸连接在可调振动机构1上，研磨罐2用于放置研磨介质3和所需制备的合金粉末；

驱动机构4；驱动机构4用于为可调振动机构1提供动力，可调振动机构1振动带动研磨罐2实现研磨；

控制系统；控制系统用于控制驱动机构4的转速，并实时监测研磨罐2状态，并传送至移动终端。

为了进一步优化上述技术方案，可调振动机构1包括支撑座11、气囊软弹簧12、底部支架13和振动台架14；支撑座11的数量为四个，四个支撑座11两两对称固定在底座上；气囊软弹簧12与支撑座11的数量相同，并分别固定在支撑座11上；底部支架13固定在底座上，并位于四个气囊软弹簧12之间；所述振动台架14包括支撑架141和可调节振动台142；支撑架141固定在气囊软弹簧12和底部支架13上，可调节振动台142固定在支撑架141上。

为了进一步优化上述技术方案，研磨罐2的数量为两个，两个研磨罐2分别可拆卸连接在支撑架141上，并位于可调节振动台142的两侧，研磨罐2和可调节振动台142之间通过螺栓连接。

为了进一步优化上述技术方案，振动台142内部具有主轴1421，主轴1421的一端延伸至可调节振动台142外侧，并与驱动机构4连接；主轴1421的外侧套设有偏心块。

为了进一步优化上述技术方案，驱动机构4包括电机和柔性连轴件41；柔性连轴件41包括法兰盘一411、法兰盘二412和帘布胶条413；法兰盘一411与电机的动力输出轴连接，法兰盘二412与主轴1421的输入端连接，帘布胶条413的数量为多个；法兰盘一411和法兰盘二412通过多个帘布胶条413连接。

为了进一步优化上述技术方案，研磨罐2的一端封闭，另一端可拆卸连接有研磨盖21；研磨盖上21具有进气口22、出气口23、测温热偶24和开关球阀。

为了进一步优化上述技术方案，进气口22上连接有进气口管道221，进气口管道221上安装有压力变送器222；压力变送器222与控制系统电性连接；出气口23上连接有出气口管道231。

为了进一步优化上述技术方案，研磨罐2的上侧壁开设有冷却水出口25；下侧壁开设有冷却水入口26。

为了进一步优化上述技术方案，底座为矩形结构，并固定在地面上。

参加附图4，应用本发明的使用方法，包括以下步骤：

S1：将需求的研磨介质3装入研磨罐2内，再加入无水酒精，进行研磨；将研磨后的研磨介质3倒出，用酒精将研磨罐2和研磨介质3清洗，并吹干；

S2：将清洗后的研磨介质3和需制备的合金粉末装入研磨罐2中，并冲入氩气；开启冷却水入口26接入冷却水，并开启电机进行连续研磨；

S3：关闭电机，停止研磨，并在研磨罐2内加入无水酒精，再次启动电机进行研磨；

S4：关闭电机，停止研磨，同时关闭冷却水入口26，并将研磨的粉末和酒精的混合物倒入收集装置中进行沉降；将沉淀的粉末放在干燥箱中进行真空干燥，取出并抽真空密封保存。

本发明的具体实施方式为：

首先，打开研磨盖21，将需求的研磨介质3装入研磨罐2内，再加入无水酒精，封闭研磨盖21，将两个研磨罐2安装在支撑架141上，开启电机进行研磨2-4h；关闭电机，将两个研磨罐2卸下，将研磨罐2内清洗下来的金属粉末倒出，并用干净的酒精将研磨罐2和研磨介质3清洗干净，并吹干；

其次，将吹干后的研磨介质3和所需制备的合金粉末装入研磨罐2内，并封闭研磨盖21，通过进气口22和出气口23，对研磨罐2内充放氩气三次后，再次冲入氩气，保证研磨罐2内充满惰性气体，避免研磨过程中氧化，再将两个研磨罐2安装在支撑架141上；检查研磨罐2是否为正压，同时开启冷却水入口26接入冷却水，并将冷却水的流量和温度控制在合适大小；设定电机的运转参数，打开电机进行运转进行连接研磨；连续研磨时间不超12h即可；并定期查看是否正常运转；

然后，关闭电机，停止研磨，将定量的无水酒精加入研磨罐2内，再次启动电机进行研磨5min，此过程可以将研磨罐2的内壁及研磨介质3上冷焊的大部分粉料洗掉；

最后，关闭电机，停止研磨，同时关闭冷却水入口26；卸下两个研磨罐2，将研磨的合金粉末和酒精混合物倒出，放置在收集装置中进行沉降；经过充分沉淀后，研磨的大部分合金粉末已经沉淀在收集装置底部，滤掉上层清液后，将沉淀的合金粉末放在干燥箱中进行真空干燥，干燥温度不超过50℃，干燥箱的真空度低于1Pa，干燥时间为6h；将干燥后的合金粉末取出，装入样品袋中，抽真空进行密封保存。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高能研磨机，其特征在于，包括：

底座；

可调振动机构(1)；所述可调振动机构(1)固定在所述底座上；所述可调振动机构(1)包括支撑座(11)、气囊软弹簧(12)、底部支架(13)和振动台架(14)；所述支撑座(11)的数量为四个，四个所述支撑座(11)两两对称固定在所述底座上；所述气囊软弹簧(12)与所述支撑座(11)的数量相同，并分别固定在所述支撑座(11)上；所述底部支架(13)固定在所述底座上，并位于四个所述气囊软弹簧(12)之间；所述振动台架(14)包括支撑架(141)和可调节振动台(142)；所述支撑架(141)固定在所述气囊软弹簧(12)和所述底部支架(13)上，所述可调节振动台(142)固定在所述支撑架(141)上；

研磨罐(2)；所述研磨罐(2)为筒体结构，水平并可拆卸连接在所述可调振动机构(1)上，所述研磨罐(2)用于放置研磨介质(3)和所需制备的合金粉末；所述研磨罐(2)的数量为两个，两个所述研磨罐(2)分别可拆卸连接在所述支撑架(141)上，并位于所述可调节振动台(142)的两侧，所述研磨罐(2)和所述可调节振动台(142)之间通过螺栓连接；所述气囊软弹簧(12)为橡胶材质，可以利用气囊压力调整刚度系数、振动幅度和振动频率，前排所述气囊软弹簧(12)可调节压力差来改变所述研磨罐(2)倾斜角度；

驱动机构(4)；所述驱动机构(4)用于为所述可调振动机构(1)提供动力，所述可调振动机构(1)振动带动所述研磨罐(2)实现研磨；所述振动台(142)内部具有主轴(1421)，所述主轴(1421)的一端延伸至所述可调节振动台(142)外侧，并与所述驱动机构(4)连接；所述主轴(1421)的外侧套设有偏心块；

控制系统；所述控制系统用于控制所述驱动机构(4)的转速，并实时监测所述研磨罐(2)状态，并传送至移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种高能研磨机，其特征在于，所述驱动机构(4)包括电机和柔性连轴件(41)；所述柔性连轴件(41)包括法兰盘一(411)、法兰盘二(412)和帘布胶条(413)；所述法兰盘一(411)与所述电机的动力输出轴连接，所述法兰盘二(412)与所述主轴(1421)的输入端连接，所述帘布胶条(413)的数量为多个；所述法兰盘一(411)和所述法兰盘二(412)通过多个所述帘布胶条(413)连接。

3.根据权利要求1所述的一种高能研磨机，其特征在于，所述研磨罐(2)的一端封闭，另一端可拆卸连接有研磨盖(21)；所述研磨盖(21)上具有进气口(22)、出气口(23)、测温热偶(24)和开关球阀。

4.根据权利要求3所述的一种高能研磨机，其特征在于，所述进气口(22)上连接有进气口管道(221)，所述进气口管道(221)上安装有压力变送器(222)；所述压力变送器(222)与所述控制系统电性连接；所述出气口(23)上连接有出气口管道(231)。

5.根据权利要求1所述的一种高能研磨机，其特征在于，所述研磨罐(2)的上侧壁开设有冷却水出口(25)；下侧壁开设有冷却水入口(26)。

6.根据权利要求1所述的一种高能研磨机，其特征在于，所述底座为矩形结构，并固定在地面上。

7.一种权利要求1-6任一项所述的高能研磨机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将需求的所述研磨介质(3)装入所述研磨罐(2)内，再加入无水酒精，进行研磨；将研磨后的所述研磨介质(3)倒出，用酒精将所述研磨罐(2)和所述研磨介质(3)清洗，并吹干；

S2：将清洗后的所述研磨介质(3)和需制备的合金粉末装入所述研磨罐(2)中，并充入氩气；开启冷却水入口(26)接入冷却水，并开启电机进行连续研磨；

S3：关闭所述电机，停止研磨，并在所述研磨罐(2)内加入无水酒精，再次启动所述电机进行研磨；

S4：关闭所述电机，停止研磨，同时关闭冷却水入口(26)，并将研磨的粉末和酒精的混合物倒入收集装置中进行沉降；将沉淀的粉末放在干燥箱中进行真空干燥，取出并抽真空密封保存。